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1、目录第一章绪论41.1味精简介41.2味精工厂的设计原则51.3可行性分析与厂址选择6第二章工艺设计72.1味精发酵的总流程图72.3淀粉的水解糖制备82.4淀粉的液化82.5种子扩大培养92.6谷氨酸的发酵与控制92.7谷氨酸的提取112.8谷氨酸制取味精及味精成品加工11第三章物料衡算123.1工艺技术指标及基础指标123.2谷氨酸发酵车间的物料衡算123.3年产8000吨味精厂发酵车间的物料衡算结果13第四章设备设计与选型144.1发酵车间设备选型144.1.1发酵罐144.1.1.1发酵罐容积的确定144.1.1.2生产能力的计算144.1.1.3发酵罐个数的确定144.1.1.4主要
2、尺寸的计算154.1.1.5冷却面积的计算154.1.1.6搅拌器计算154.1.1.7搅拌轴功率的计算164.1.2种子罐194.1.2.1种子罐容积的确定194.1.2.2种子罐个数的确定194.1.3糖化罐194.1.4等电点罐204.1.5中和罐204.1.6板框过滤器204.1.7离子交换柱204.1.8离心泵204.1.9暂储罐204.1.10离心机选择214.1.11 发酵车间设备一览表214.2其他车间设备选型214.2.1浓缩结晶罐214.2.2真空泵214.2.3助晶槽21224.2.4振动流化床2222. 22222222 23. 23 4.2.5包装机4.2.6离心机4
3、.2.7其他车间设备选型一览表第五章热量衡算5.1液化加热蒸汽量5.1.1加热蒸汽消耗量D5.1.2淀粉浆量G5.1.3粉浆干物质浓度23 23.24 5.1.4粉浆干物质C5.1.5蒸汽用量第六章无菌压缩空气用量6.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图246.2谷氨酸发酵工艺技术指标及基础数据2.4242.42.425.25.25.252525252.6.2.6.6.3发酵车间无菌空气消耗量计算.6.3.单曜发酵无菌空气用量.6.3.2单曜年用气量6.3.3种子培养等无菌空气耗量. 6.3.4发酵车间高峰无菌空气用量 6.3.5发酵车间无菌空气年耗量. 6.3.6发酵车间无菌空气单耗.6.4无菌空
4、气衡算表第七章生产车间工业布置7.1生产车间工艺布置7.2生产车间非工艺设计7.2.1 门7.2.2 排汽2.6.7.2.3 采光2.6.7.2.4 地坪2.6.7.2.5 墙面2.6.7.2.6温控2.7.7.2.7 照明2.7.7.2.8三防设施27.7.3车间辅助单位277.3.1化验室27.7.3.2菌培室27.7.3.3机修车间27.7.3.4其他辅助工程277.3.5运输设施27.第八章工厂平面设计与卫生288.1工厂设计与设施288.1.1厂区和道路288.1.2厂房与设施8.1.3供水系统28288.1.3.1生产用水的水质288.1.3.2制冷、冷却、消防用水288.1.3.
5、3废水、废汽排放系统288.1.3.4废弃物临时存放设施288.2原料采购、运输、贮藏的卫生298.2.1 采购298.2.1.1采购的原料298.2.1.2食品添加剂298.2.2 运输298.2.2.1盛装原料的容器298.2.2.2运输车辆298.2.3 贮藏298.2.3.1贮存原料的仓库298.2.3.2产品存放298.3生产过程中的卫生298.3.1原料及辅料298.3.1.1投产前的原料298.3.1.2经二氧化碳净化系统处理的二氧化碳308.3.1.3经水处理系统处理的饮料用水308.3.2包装容器308.3.2.1包装容器308.3.2.2包装容器308.3.2.3新包装容器
6、、回收包装容器、一次性包装容器308.3.3防止交叉污染308.3.3.1生产操作间308.3.3.2生产操作人员308.3.3.3 操作间308.3.4 包装308.3.4.1 包装前308.3.4.2包装车间308.4工厂的卫生管理318.5个人卫生与健康管理318.5.1个人卫生318.6卫生与质量检验管理31第九章致辞31第十章参考文献32第_章绪论1.1味精简介1.1.1味精的性质味精，化学名称为L-谷氨酸钠(sodium L-glutamate),全称为L谷氨酸单钠一 水化物或L- a -氨基戊二酸单钠一水化物(monosodium L-glutamate monohydrate,
7、MSG)是谷氨酸的一种钠盐C H NO Na，为有鲜味的 物质，学名叫谷氨酸钠，亦称味素。此外还含有少量食盐、水分；脂肪、糖、铁、磷 等物质。味精是鲜味调味品类烹饪原料，以小麦、大豆、玉米等含蛋白质较多的原 料经水解法制得或以淀粉为原料经发酵法加工而成的一种粉末状或结品状的调味 品，也可用甜菜、蜂蜜等通过化学合成制作。据研究；味精可以增进人们的食欲， 提高人体对其他各种食物的吸收能力，对人体有一定的滋补作用。因为味精里含有大 量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96%能被人体吸收，形成人体组织中的 蛋白质。它还能与血氨结合，形 成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所 产生的氨的毒性作用
8、。又能参与脑蛋白质代谢和糖代谢，促进氧化过程，对中枢神 经系统的正常活动起良好的作用。味精具有吸湿性，味道极为鲜美，溶于3000倍 的水中仍具有鲜味，其最佳溶解温度为70C90C。味精在一般烹调加工条件下较 稳定，但长时间处于高温下，易变为焦谷氨酸钠，不显鲜味且有轻微毒性；在碱性 或强酸性溶液中，沉淀或难于溶解，其鲜味也不明显甚至消失。它是既能增加人们 的食欲，又能提供一定营养的家常调味品。相对分子质量：187.13，味精是无色无味至百 色的柱状结晶或白色的结晶性粉末。斜方晶系柱状八面体，相对密度1.635,视相对密度0.800.83 比旋光度：【a】20 D=24.8 25.3，PH值：7.
9、0，熔点：1950C(在1250 C以上失去结晶水)， 热稳定性：常温1000 C脱湿；1000 C1200C稳定；1200 C1300C失去结晶水；1300 C 1700C 稳定；1700C2500C 分子内脱水；2400C2800C热分解；2800C及以上炭化。1.1.2味精工业发展历程味精不但是人民生活中的主要调味品，而且是食品工业中的一种高利税产品，尤 其是受原材料市场充裕，价格便宜的诱发，自80年代以来，它吸引着国内许许多多 生产者，整个行业呈现突飞猛进的势态。80年我国味精产量只有3.1万吨到91年 已经发展到200多家企业，味精产量达到27.16万吨。年发展速度达到121.81%
10、。 在以味精、啤酒、白酒、糖、卷烟、五项农产品为原种的工业品中，味精发展速度 最 快。最近几年随着社会主义经济由计划向市场经济的转变一方面，由于原材料供应纳 入市场调节，原材料价格翻番上涨，导致味精生产成本价格急剧上升；另一方面，由 于同行业竞争激烈，致使市场疲软，产品严重积压，从而给整个味精行业带来严峻考 验，一些规模较小，效益较低的味精厂面临停产、转产的危机。1.1.3我国味精工业发展现状通过分析可以明显感觉到，近几年，我国味精行业通过技术改造，内部挖潜以及 新工艺，新技术的广泛应用各项技术经济指标确实有了很大程度的提高。但我们也应 该清楚的看到目前我国味精生产企业总体技术水平、生产规模、
11、设备性能以及自动化 水平与外国或台湾等味精生产企业相比仍存在很大差距。这些差距所在也就是潜力所 在，潜力一旦得到挖掘就可以转换成为生产力，就意味着生产经济效益，在这方面， 国内许多味精厂已经积极探索，有的通过厂际联合；有的与科研单位搞联营；有的还 希望通过合资的路子来解决。比如：兰溪味精厂与韩国味元公司合资；武汉味精厂与 台湾味全合资等等。可以说，几乎国外比较有实力的味精厂都在国内找到了合作伙伴 通过合资合作或技术经营联营，国内的技术管理水平将会得到实质性的提高，甚至赶 超国外的先进水平。1.1.4我国味精行业的发展对策当前我国味精行业提高经济效益的发展对策是：合理利用原材料，采用新菌种、 新
12、工艺、新技术、新设备，提高技术水平，防止噬菌体污染，节能降耗；逐步实现自 动控制，提高劳动生产率全面降低成本，参与国际竞争。同时搞好废水治理，提高环 境和社会效益。采用新工艺、新技术、提高技术水平降低成本，增加经济效益的关键 是提高技术水平。改进发酵工艺，提高发酵水平，采用高生物素添加青霉素流加糖工 艺，重量大，生物素丰富，菌体生长快，添加青霉素后，产算快，产算高，周期短。 由于发酵前期菌体量多，又同步进入生产型，产算速度很快，发酵后期虽然流加糖量 大，但这是菌体浓度与生物素“亚适量”工艺的菌体弄度差不多，对产算速度影响不 大。改进提取工艺，提高提取收率该井等电点工艺，采用连续等电点和避免生成
13、0 型结品的技术措施，同时研究新型的沉降式离心机分离菌体，结合膜浓缩的研究， 提取收率可高达95%。发酵罐的大型化、自动化，达到稳定生产水平，提高效率，降 低动力消耗和操作费用。发酵过程中应事先自动控制，避免人工操作误差，这是稳 定生产的关键环节，尤其是温度、pH、风量、风量、罐压、流加糖等计数操作应自动 控制。选用无油润滑的螺杆式空压机，改造传统的空气净化设备.选板式换热器用培 养基灭菌，三只一组，节约蒸汽和冷却水。引进世界生产的较先进高速离心机，提高 收率，灌水含水可达8%连续操作，减轻劳动强度。加强废水治理和综合利用，提高 环境效益，味精废水排放标准已颁布，各厂应达标排放，提高环境效益。
14、废液制酵母 已有成功经验，要推广应用。深化改革，降低产品成本，参与国际竞争强化企业内 部改革，调动职工积极性。彻底防止噬菌体污染，采用新工艺，节能降耗，降低产品 的生产成本，提高竞争能力，扩大产品销售市场。跳出单一产品模式，开发多种类产 品，提高企业的抗风险能力。发展高科技 如：用重组DNA技术选育高产优良菌种； 电子计算机和各种传感器控制发酵生产过程；利用固定化微生物生产谷氨酸；以CO 和N 2为原料，酶法合成谷氨酸等。21.2味精工厂的设计原则设计工作做到精心设计，投资少，技术新，质量好，收效快，同收期短，使设计 工作符合社会主义经济建设的总原则。设计工作必须认真进行调查研究，要学会查阅
15、文献，搜集设计必须的技 术基础资料，加强技术经济的分析工作，深入调查，与同 类型厂的先进技术的经济指标相比较，要善于从实际出发去研究分析碰到的问题。设 计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通常性和独立性相结合的原则。工厂生产规 模、产品品种的确定，要适应国民经济的要求，要考虑资金来源，建厂地址、时间、 三废综合利用等条件，并适当留有发展余地。应采用新技术，力求在设计时，在技术 上具有现实性和积极性，在经济上具有合理性，并根据设备和控制系统，在资金和供 货可能的情况下，尽可能的提高劳动生产率，逐步实现机械化和自动化。还应考虑采 用微生物发酵工厂的独特的要求，注意周围环境的清洁卫生以及工厂内车间与
16、车间之 间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。设计工作应加强计划性，各阶段工作要有 明确的进度。1.3可行性分析与厂址选择1.3.1产品需求初步预测由于我国人民的生活水平不断提高，对味精的需求量也在不断增加，我国自2002 年味精产量突破百万吨，工业总产值达到150亿元之后，味精产量和销售收入一直 呈线性增长。所以，我国味精行业的发展前景非常广阔。1.3.2产品方案及拟建规模计划每年生产8000吨纯度为99%的味精，每年工作日为300天，实行3班制， 发酵周期为40小时，生产周期为48小时。味精生产全过程可分为四个工艺阶段： 原料的预处理和淀粉水解糖的制备，种子的扩大培养与谷氨酸的发酵，谷氨酸
17、的提 取，谷氨酸制取味精以及味精成品加工.1.3.3厂址选择及规模厂址选在大连开发区，距开发区7海里就是大连港，始建于1899年，是中国第 三大港，也是中国最大的对外贸易口岸之一，港阔水深，不淤不冻，距开发区中心区 约8公里即大窑港湾，是中国北方最大的集装箱运输中转基地。距开发区中心区约 12公里即北良港，在装卸、转运、仓储、计量、检验及粮情监测等各个环节实现 了自动化控制，是迄今世界上最为先进，规模最为庞大，功能最齐全的现代化散 粮进出口港之一。实现了粮食储运的散装化、规模化、自动化、机械化和信息化， 效率高，成本低，功能齐全。1.3.4主要原料、材料、动力的供应主要原料为玉米淀粉，连同其他
18、辅助原料资源都是非常丰富，而该项目所在地交 通便利，能够在本地或附近城市采购，可保证味精的持续生产。水源和电力供应都充 足，大连开发区内供电自给有余，电网与东北电网相联，华能大连电厂年供给量140万KW，开发区热电厂两座，年供给量共152.4万KW。而厂内将设有锅炉车间， 可以保证集中供热供汽。1.3.5环保及主要污染物的处理废水及控制：味精工厂主要的生产废水为玉米浸泡和清洗、谷氨酸发酵、味精 精制、设备清洗等工序产生的废水以及包括工人的生活用水。生产废水因含较多的谷 氨酸等有机物，存在一定的营养物质，故不能直接排出，同时也会降低味精产率，增 大生产成本。由于废水中含有有机物，属于中等浓度的有
19、机废水，故适合用生物处理 法，使用厌氧-好氧二段生物处理法，建立废水车间，降低废水的COD，达标后可以 循环使用。废气的处理：大气污染源主要是锅炉房燃烧煤炭时释放出来的CO2及生 产中的原料氨气，辅料HCl，HSO副产物HS等有害气体，不能直接排入大气层， 需要经过相关处理后，使有害气体排放量低于国家最高允许排放浓度。如含SO废 气应用纯碱吸收，HS应用H2SO4吸收。使用液体石蜡与空气隔离等措施防止其逸 出，对于泄露的少量废气通过机械排风和风筒高空排放等方式，基本上可以做到不超 标。废渣粉尘及处理：味精厂的废渣来自于锅炉炉灰渣、粉煤灰和发酵后的渣，前 者可以用于铺路和做建筑保温材料，后者可售
20、出做饲料。噪音污染及控制：味精企业 主要的噪音来源于发酵罐、空压机、高速离心机、干燥机以及大功率的搅拌设备等。 通过降低电机转数，选用噪声小的减速机，使用减振器和吸声 罩等办法降低噪声。第二章工艺设计21味精发酵的总流程图粉原料主要指甜菜或甘蔗蜜糖、醋酸、乙醇、正烷烃等。2.2.2原料预处理其工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体 杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振 动筛的结构较为简单，使用方便，用于原料粉碎的设备有盘磨机，锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等 脆性原料
21、的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。预处理的 主要目的是为了降低生物素的含量，因为预处理主要是糖蜜的处理，糖蜜中含有过量 的生物素，会导致菌体不产谷氨酸的后果，从而影响谷氨酸的积累和提取。预处理的 方法：活性炭处理法：用盐酸水解糖蜜后再吸附；树脂处理：通过脱色树脂交换柱。2.3淀粉的水解糖制备淀粉的水解方法有：酸水解法、酶水解法和酸酶水解法等3种。在工业生产上， 淀粉的处理主要是指糖化，制得的水解糖叫淀粉糖。可以用来制备淀粉糖的原料很多， 主要有薯类、玉米、小麦、大米等。我国味精生产厂有的是采用酸水解法进行淀粉水 解，既是以无机酸为催化剂，在高温高压下使淀粉快速水解成葡萄
22、糖，还有的更多的再生产上采用了酶水解法对淀粉进行水解。先用a -淀粉酶将淀粉水解 成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶将糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖的方法，称为酶水解法。这里我们主要介绍酶水解法。2.4淀粉的液化淀粉液化的方法很多，有间歇液化法、连续进出料液法、喷射液化法、分段液化 法等。间歇液化法：液化是在密闭的液化锅内进行，把调节淀粉乳浓度，用纯碱溶液 调pH至6.26.4,加入适量氯化钙，使钙离子浓度为0.01mol/L;加入需要的a- 淀粉酶，搅拌均匀后，输入液化锅内，在保持锅内料液充分翻腾下，加热到8890C， 保温2030min左右。用碘液检查打到液化完全为止。再加热100C灭酶15m
23、in。连 续进出料液法:设备要求简单，一般在开口的装有小搅拌器的液化管的液化锅中进行。 上层锅口接近液面处装有输送淀粉乳的环形喷淋管，下面装有分段的蒸汽加热器，将 淀粉乳调整好pH值和钙离子浓度，按规定加入需要量的淀粉酶，把淀粉乳用泵连续 输送，经环形喷淋管进入液化层，上层蒸汽管加热器始终控制液温在8890C。使 淀粉受热液化，经过盘管加热保温，液化液由锅的底部连续流出，达到需要液化的程 度。连续喷射法：是利用喷射器将蒸汽直接喷射入淀粉乳薄层，在短时间内达到要 求的温度，经层流罐保温、再经灭酶，使之迅速完成淀粉的糊化、液化。采用该法液 化均匀，完全，可实现连续化生产。我国目前多数味精厂采用的间
24、歇式液化法。不 过，近几年推广应用连续喷射法。液化工艺流程：淀粉调浆配料一次喷射液 化f液化保温二次喷射f高温维持二次液化冷却。在配料罐内，调节粉浆乳， 用Na CO调至pH 5.57.0,并加入0.15%0.30%氯化钙，作为淀粉酶的保护剂和 激活剂，最后加入耐高温a-淀粉酶0.5L/t,淀粉料液搅拌均匀后用泵把粉浆打入喷 射液化器，在喷射器中粉浆和蒸汽直接相遇，出料温度95105C。从喷射器出来的 料液，进入层流罐保温3060min,温度维持在9597C，以碘色反应呈棕红色即可。 然后进行二次喷射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接相通，温度升至120145C， 并在维持罐内维持510min，
25、把耐高温a-淀粉酶彻底杀死，同时淀粉会进一步分 散，蛋白质会进一步凝固。然后料液经板式换热器冷却至70C以下，进入糖化罐。 从板式换热器出来的热水供配料和洗滤渣用。淀粉的糖化淀粉的糖化主要是淀粉液化 液经a-糖化酶的作用，将已水解成糊精和低聚糖等较小的分子产物进一步水解成葡 萄糖。2.5种子扩大培养现代的发酵工业生产规模越来越大，每只发酵罐的容积有数十立方米，甚至数百 立方米。要使微生物在数十小时的较短时间内完成如此巨大的发酵转化的任务，那就 必须具备数量巨大的微生物细胞群体才行。菌种的扩大培养就是要为每次发酵提供相 当数量的代谢旺盛的种子。目前我国各工厂使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆
26、菌及各种诱变株。生长特点：适用于糖质原料，需氧，生长因子。种子扩大培养是指 将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再 经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种 培养物称为种子。国内谷氨酸发酵种子扩大培养普遍采用二级种子扩大培养的流程， 即：斜面培养一一级种子培养一二级种子培养一发酵罐。2.5.1种子培养基组成种子培养基：水解糖2.5%，糖蜜2%，玉米浆1%，MgSo 0.04%, KHPO 0.1%, 尿素0.35%，消泡剂0.03%。含有丰富的氮源，足够的生物素4少量的碳源，4以利于 菌体生长。如果糖分过多，菌体代谢活动旺盛，
27、产生有机酸，使pH降低，菌种容易 衰老。2.5.2影响种子质量的主要因素温度：幼龄菌对温度变化敏感，应避免温度过高，波动过大pH值：不宜过高， 培养结束pH不宜过低，pH上升后有所下降时，培养时间已接近结束。溶解氧：长 菌阶段对氧的要求比发酵时低，溶氧水平过高，抑制长菌。接种量：接种量过少，菌 体增长缓慢，适应期长，培养时间，影响种子活力。但种量过大，在拼瓿操作中易引 起污染，一般接种量为1%左右为宜。糖蜜发酵加种量要大于淀粉质原料。培养时间： 培养时间不宜太长，以78h为好，掌握对数生长期作为种子接入发酵罐。2.6谷氨酸的发酵与控制以淀粉、大米水解糖为原料，发酵法生产谷氨酸的基本要素，是采用
28、优良的菌株 和控制合适的环境条件。谷氨酸生产菌所以能够在体内合成谷氨酸，并排出体外，关 键是菌体的代谢异常化，即长菌型细胞在生物素贫乏条件下，转变成伸长、膨大的产 酸型细胞。这种代谢异常化的菌种对环境条件是敏感的。由此可见谷氨酸发酵是一个 复杂的生化过程。它是建立在容易变动的代谢平衡上的，经常收到环境条件的影响。 菌种的性能越高，使其表达接近它应有的生产潜力所必须的条件就越难满足，对环境 条件波动越敏感。故要想获得高酸、高转化率、高效益的谷氨酸发酵生产，除了选择 优良的谷氨酸生产菌外，还必须按所用菌株的特性，选择适宜的发酵工艺，控制最佳 的发酵工艺条件。2.6.1发酵培养基的组成谷氨酸发酵培养
29、基：水解糖15%，糖蜜0.3%，玉米浆0.2%，MgSo4 0.04%,KCl 0.12%,Na HPO 0.16%,尿素 4%，消泡剂 0.04%。42.6.2发酵条件的控制谷氨酸发酵过程可分为三个阶段，长菌阶段、长菌型细胞向产酸型细胞的转移阶 段与产酸阶段。发酵条件控制一般包括：发酵过程温度的控制、pH种龄与种量的控 制、泡沫控制、排气CO控制、通风与OD值的控制以及菌体形态变化与OD的变化 等。发酵过程温度的控制：2谷氨酸产生菌的最适生长温度为30-34C，斜面、一级、 二 级 种子和发酵开始温度选用30-32。发酵产酸的最适温度为34-38。在谷氨 酸发酵前期长菌阶段采用与种子扩大培养
30、时相应的温度，以满足菌体生长最适温度。 pH控制：谷氨酸产生菌的最适pH值因菌株而异，一般为pH值6.58.0，在中性 和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下（pH值56）形成谷酰胺和N一乙酰谷酰 胺。谷氨酸发酵在不同阶段对pH值的要求不同，发酵前期幼龄菌对氮的利用率高， pH值变化大。发酵前期若pH值偏低，菌体生长旺盛，消耗营养成分快，菌体转正 常代谢，繁殖菌体而不产酸；若pH值过高，抑制菌体生长，糖代谢缓慢，发酵时间 延长。故谷氨酸发酵在正常情况下，为了保证足够的氮源，满足谷氨酸合成的需要， 发酵前期控制pH值7. 5左右，发酵中期pH值7. 2左右，发酵后期pH值7. 0， 在将近放罐时
31、，为了后工序提取谷氨酸，pH值6.56.8为好。种龄与种量的控制： 种龄是指种子培养的时间。种龄长短关系到种子活力强弱，如果接入发酵的种子所处 的生长阶段是处于活力旺盛的对数生长期时；则种子活力强，可缩短发酵适应期；若 种龄过长，则菌种活力减低，代谢产物增多。一般一级种子种龄9 12小时，二级 种子种龄78小时。种量：是指培养好的种子液数量占接人发酵培养基数量的百分 比。种量的多少显著影响发酵适应期的延续时间、开始产酸的时间及发酵周期的长短。 种量过少，菌体增长缓慢，导致发酵周期拉长，容易染菌，不利于提取；种量增加时， 适应期缩短，发酵周期短，设备利用率高。目前国内一次低中糖发酵，接种量为1%
32、 -2%左右；应加大接种量到10%左右为好，尤其是采用高生物素添加青霉素流加糖 的发酵工艺时，更要加大接种量，以达到高产酸、高转化率、高设备利用率及控制发 酵周期在30-32小时的目的。泡沫控制：在谷氨酸发酵中，由于通气搅拌与菌体代 谢产生的二氧化碳，使培养液产生大量泡沫。但泡沫过多会影响氧的传递，影响通气 搅拌效果；控制不好，还会引起大量逃液，造成浪费和环境的污染；泡沫上升到罐顶， 会从轴封渗出，造成染菌的危险。目前发酵工业上消除泡沫的方法，大都采用机械消 泡器消泡与化学消泡剂消泡相结合的办法。排气：CO2控制，谷氨酸发酵在菌体呼吸 充足时显示最大产量，必须供给菌体充足氧气，氧的满足程度要求
33、达到1.0.一般控 制二氧化碳13%左右，发酵开始4-5小时排气中，二氧化碳迅速由0升至13%以 上，此时应加大通风，以保持在13%；小于13%时，降低通风。发酵中期至后期， 通风需下降，才能保持排气中二氧化碳在13%左右，发酵后期可降到10%，最后 放罐前控制在8%以上，绝不能降到0，以免后期通风过大而影响产酸。控制排气中 二氧化碳的方法，简便易行，一方面可以保证供氧，另一方面还能帮助发现污染杂菌 或噬菌体。提前发现噬菌体感染：在正常通风条件下，二氧化碳一反常态，迅速下 跌，说明菌体污染噬菌体，菌体一死，立即停止呼吸，不再放出二氧化碳，故二氧 化碳在正常通风条件下迅速下跌，比细胞裂解所造成的
34、OD下降可早2-4小时，这 样就可以帮助我们及早采取措施防治噬菌体的感染，以减少损失。菌体形态变化与OD 的变化：OD值是谷氨酸发酵过程中菌数多少，菌体大小和发酵液色素深浅的综合表 示。发酵开始08h或010h，此段时间细胞主要是长菌型细胞，细胞渡过适应期 开 始繁殖，很快进入对数生长期，菌体大量繁殖，OD直线增长，耗糖加快、代 谢旺盛， 温度上升，产生CO 2，此时816h或1018h，此阶段的细胞为转移期细胞，生物 素含量有“丰富转向贫乏”，细胞开始伸长、膨大，细胞形态急剧变化，由长菌型细 胞转化成产酸型细胞；菌体细胞数量在此阶段达到最大值，并保持稳定；812h的 OD反映有细胞数量增加，
35、12h以后的AOD主要是细胞继续伸长膨大的反映，此阶 段要完成谷氨酸非积累型向谷氨酸积累型细胞的转移，是非常重要的，此阶段通风量 达到最大值，OD达到最大值并保持稳定，放热也达最大值，开始产酸并逐渐加快产 酸；一般来说，加大通风量对菌体细胞伸长、膨大有 促进作用。发酵1630h或1832h,此阶段为产酸细胞，菌体细胞完成谷氨酸非积累型向谷氨酸积累型细胞的转 化后，细胞形态几乎都伸长、膨大，伸长拉大24倍，细胞边缘大量积累谷氨酸， 耗糖、耗氨与产酸相适应，产酸、产酸速率转化率达最高值；发酵后期细胞较长，多 呈现有横隔的多节细胞，产酸高，转化率告示尤甚；后期逐步降风，当RG降到1%， 根据发酵情况
36、，可将风量降到最低，以促进中间产物转化为谷氨酸。2.7谷氨酸的提取从谷氨酸发酵液中提取谷氨酸制成味精要经过以下工艺过程：谷氨酸加水溶解， 用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱水，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结品、分 离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的品体粉末或粉末味精。这个生产过程称为“制造味精”，精制得到的味精称为“散味精”。2.8谷氨酸制取味精及味精成品加工精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装， 得到成品。味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子 交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备 简单，投资低
37、，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家 使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和 外 形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果更好些精生产流程第三章物料衡算3.1工艺技术指标及基础指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数生产规模t/a8000发酵初唐Kg/m3150生产方法中糖发酵，一次等电点提 取发酵周期h40年生产数d/a300淀粉糖化转化率%98产品日产量t/d27糖酸转化率%56产品质量纯度99%谷氨酸提取 率%92倒灌率%0.5味精对谷氨酸的精制率%1123.1.2主要原材料质量指标原料淀粉的含量86%3
38、.1.3二级种子培养基(g/L)种子培养基：水解糖25，糖蜜20，玉米浆10，MgSo4 0.4, K2HPO4 1,尿素3.5, 消泡剂0.3243.1.4发酵培养基(g/L)发酵培养基：水解糖150，糖蜜3，玉米浆2, MgSo 0.4,KCl 1.2,Na HPO 1.6, 尿素40，消泡剂0.44243.2谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg，纯度为99%的味精需消耗用的原辅材料及其他物料量3.2.1发酵液量V 1V =1000/(150*56%*92%*99.5%*112%) =15.66(m 3 ) =11.61( m 3)式中：150 -发酵培养基的初糖浓度(Kg/m
39、 3 )56%-糖酸转化率92%-谷氨酸提取率99.5%-除去倒灌0.5%后的发酵成功率112% -味精对谷氨酸的精制产率3.2.2发酵液配制需水解糖量G 1以纯糖算：G =V *150=11.61*150=1741.7 (Kg)3.2.3二级种液量V 12V =2%*V =0.02*11.61=0.23 (m 3 )3.2.4二级种子畚养液所需水解糖量G 2G 2 =25 V 2 =25*0.23=5.83 (Kg)式中25二级种液含糖量(kg/m 3 )3.2.5生产1000Kg100%味精需水解糖总量G为 G=G +G =1747.53(Kg)3.2.6耗用决疥原料量理论上，100kg淀
40、粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉量为G淀粉为：G 淀粉 =G/(86%*98%*111%)=1868 kg式中86%-淀粉原料含纯淀粉量98%-淀粉糖转化率3.2.7尿素耗用量二级种液耗尿素量为 G 3 =3.5*G2 =3.5*0.23=0.81 (kg)发酵培养基耗尿素为G 3 = 40*G1 =40*11.61=464.4 (kg)故共耗尿素量为：G尿素=G +G =465.21 (kg)3.2.8甘蔗糖蜜G用量34二级种液耗用糖蜜量G 5 =20* V广20*0.23=4.6 (kg)发酵培养基耗糖蜜量G65= 3*V =2 3*11.61=34.83 (kg)G 糖
41、蜜=G 5 +G & =39.43 (kg)13.2.9氯化钾耗蓦G6kclG 心=1.2*V =1.2*11.61=13.93 (kg)3.2.10磷酸氢二钠(Na 2 HPO - 7H O)耗量为GG 7 =1.6*V =18.58 (kg) 4273.2.117硫酸镁 kMgSO4 7H 2 O)耗量为 G8G 8 =0.4*V =0.4*0.23=0.092 (kg)3.2.128消泡剂耗2用量G11二级种液耗用糖蜜量G 9 =0.3* V广0.3*0.23=0.069 (kg)发酵培养基耗糖蜜量 G： = 0.4*V 1= 0.4*11.61=4.644 (kg)G “ 二 G +
42、G 侦=0.069+4.644=4.? (kg)3.2.131谷氨暧理论量G12G=G1*56% (1-0.5%) =970.48 (kg)亲际生产的谷氨酸(提取率92%) G捋为：G i3 =G 2 *92%=892.84 (kg)3.2.15玉米浆用量G 151312二级种液耗用糖蜜量G I =10* V广10*0.23=2.3 (kg)发酵培养基耗糖蜜量G； = 2*V =1 2*11.61=23.22 (kg)G 15= G 3+ G 14 =2.3+234 22=25.252 (kg)3.3年产8000吨味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精(100%纯度)的物料结果
43、，可求得8000t/a味精发酵车 间的物料平衡计算。具体计算结果如表3.3物料名称生产1t味精100%的 8000t/a味精生产|每日物料量物料量的物料量发酵液（m 3）二级种液（m 3）11.610.23发酵水解用糖（kg） 二级种用糖（kg） 水解糖总量（kg） 淀粉用量（kg）尿素（kg）糖蜜（kg） 氯化钾（kg）一 磷酸二氢钠布5 硫酸镁（kg） 消泡剂（kg）一 玉米浆（kg） 谷氨酸（kg）1741.7 5.86 1747.53 1868 465.21 39.43 13.93 18.58 4 4.7 25.52 892.8492880 140 13933600 46800 139
44、80240 14944000 3721680 315440 111440 148640 37920 37600 204160 7142720309.66.13346445.33156.2746600.849813.312405.61051.47371.47495.47126.4125.3680.5323809.1第四章设备设计与选型4.1发酵车间设备选型4.1.1发酵罐谷氨酸发酵属于好气性，因此采用机械涡轮搅拌通风发酵罐进行生产。利用机 械搅拌，主要能使空气和发酵液充分混合，提高发酵液的溶解氧，供微生物生长、繁 殖和代谢的需求。4.1.1.1发酵罐容积的确定选用100m3罐4.1.1.2生产能
45、力的计算每天生产99%纯度的味精27t，谷氨酸的发酵周期为40h（包括发酵罐清洗、灭 菌、进出物料等辅助操作时间），则每天需糖液体积为V糖。每吨100%的味精需发 酵液 11.61 m3V =11.61X27X99%=310.34 m3设发酵罐的填充系数* =75%；则每天需要发酵罐的总体积为V0 （发酵周期为40h）V =310.34*48/2/40=186.20Va 0= VaT /24u =186.20*40/（24*0.75）=413.8 m34.1.1.3发酵罐个数的确定公称体积为100m3的发酵罐，总体积为V总为118m3N 1 = V 0T /V 总 24u = 413.8 X
46、40/（24*0.75*118） =7.8 个即 N 1 =8取公称体积为100m3发酵罐8个，留1个备用实际产量验算：118X0.75X8X24：40X300：11.61：99%=9695.52 (t/a)富裕量：(9695.52- 8000)/8000 =21%，能满足产量要求4.1.1.4主要尺寸的计算取高径比H： D=2： 1V = V h + 2V = 118 m 3则有:V 筒=0.785 D 2 X 2 D + n X224D3= 118；解方程彳得 D=4.009，取D=4mH=2D=8m；查表可得封头高：H= h + h = 1000+50=1050(mm )验算全容积 V : V8 =aV + 2V = 100.48 + 16.7 +1.26 = 118.44 m 3V=V ，符咨设计要求，可亍封4.1.1.5冷却面积的计算对谷氨酸发酵，每1m发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18X6000kJ/(m 3.h)。采用竖式列
